导电聚合物的纳米结构及其在生物医学领域的应用

由于表面效应、小尺寸效应和量子效应,使纳米结构的导电聚合物材料与传统聚合物材料相比,显示出更优越的性能。基于神经组织对电场和电刺激敏感性,使得导电聚合物纳米材料在生物医学应用方面很有前景。本文综述了纳米结构的导电聚合物的合成方法,及其在生物医学领域的应用。合成方法主要关注于硬模板法、软模板法和无模板自组装法,以及这些方法中导电聚合物纳米结构的形成机理。总结了具有纳米结构的导电聚合物,如纳米颗粒、纳米纤维和纳米管等作为神经电极涂层材料和生物传感器等方面的应用。     

PTh / ZnO复合纳米粉的固相合成及其光谱特性

0引言导电聚合物/无机物纳米复合材料具有纳米材料和导电聚合物的共同特性,因此在电催化、二次充电电池材料、超级电容器材料等方面具有良好的应用前景[1]。聚噻吩(PTh)以及取代聚噻吩是导电聚合物领域中较早发现的具有环境稳定性和可加工性的材料之一。近年来,有关聚噻吩/无机物纳米复合材料的制备及其光电性能的研究倍受关注,Gebeyehu等[2]用PTh敏化纳米晶TiO2光伏电池,发现其光伏效率明显优于固态光伏电池;Jayant等[3]研究了PTh中的羧基基团的影响以及在纳米晶TiO2     

电化学聚合吡咯/噻吩导电共聚物纳米纤维阵列及其表征

导电聚合物因其具有良好的空气稳定性、电化学成膜性和导电性等特点,在二次电池、电色显示及固体电容器等方面都有诱人的应用前景.近年来人们研究导电聚合物的纳米结构时发现,由于超分子效应,纳米纤维中聚合物链会以平行于纤维轴向为优先取向,这种优先取向使导电聚合物纳米纤维的电导率比块材有极大提高.     

导电聚合物超级电容器电极材料*

导电聚合物（聚苯胺,聚吡咯,聚噻吩）作为超级电容器电极材料的研究引起了人们广泛的兴趣,该类材料制备的超级电容器具有成本低、容量高、充放电时间短、环境友好和安全性高等优点。本文综述了近年来基于导电聚合物及其与无机材料（碳材料/金属氧化物材料）复合所得电极材料在超级电容器中的应用进展,指出具有纳米结构导电聚合物材料及导电聚合物与无机纳米材料的复合是超级电容器电极材料研究的重要发展方向。     

基于导电聚合物吡咯膜的生物电化学传感研究

导电聚合物可以与纳米尺寸的生物分子形成纳米复合物,在生物催化传感器的设计中,聚吡咯(Ppy)是应用最为广泛的一种导电聚合物,这种聚合物膜具有良好的导电性、选择性、稳定性、灵敏性以及生物相容性,很容易用于纳米尺寸生物分子的固定,并展示独特的催化和亲合特性.文章主要讨论了氧化还原酶在Ppy界面上的电子传递,提出了Ppy在免疫传感器、DNA传感器以及分子印迹技术领域中的最新应用及存在的问题,并对导电聚合物在未来分子技术中的发展进行了展望.     

聚苯胺微／纳米结构及其应用

导电聚合物微／纳米结构保留了轻质、类金属电导率和可逆化学和电化学特性,又具有纳米材料的高比表面积、尺寸和量子效应,它在电子器件、储能器件、传感器件等领域具有广泛的技术应用前景。其中,由于聚苯胺的制备方法简单、原料易得和独特的质子酸掺杂和脱掺杂机制,使聚苯胺微／纳米结构的可控制备及其应用研究已成为当前导电聚合物研究的热点...     

从导电聚吡咯到共轭聚合物光伏材料——我在中科院化学所30年共轭高分子研究历程

本文简要回顾了本人在中科院化学所30年的研究历程,重点介绍了在共轭高分子(包括导电聚吡咯电化学、聚合物发光电化学池(LEC)和共轭聚合物给体光伏材料)方面的研究成果。在导电聚吡咯电化学方面,对导电聚吡咯的电化学制备和电化学性质进行了深入研究,阐明了各种电化学聚合条件对制备的导电聚吡咯电导和力学强度等的影响,发现电解液溶剂给电子性(Donor number)对吡咯电化学聚合制备的导电聚吡咯电导的影响:溶剂Donor number越小制备的导电聚吡咯电导越高;使用非离子表面活性剂添加剂在水溶液中制备出表面非常光滑和高力学强度的导电聚吡咯薄膜;对于吡咯电化学聚合提出了电解液阴离子参与的阳离子自由基聚合机理,并推到出吡咯电化学聚合反应的动力学方程;发现在NaNO3水溶液中电化学聚合制备的导电聚吡咯除存在主链氧化、对阴离子掺杂结构外,还存在质子酸掺杂结构;阐明了导电聚吡咯在水溶液中电化学还原和再氧化的机理及其电化学过程的可逆性和稳定性,以及导电聚吡咯在有机电解液中特殊的第一次还原和再氧化的机理。在LEC方面,通过交流阻抗法确认了LEC的电化学掺杂机理和p-i-n结构,合成了多种适用于LEC的主链带离子导电单元的兼具离子导电性的发光嵌段共聚物,避免了LEC活性层中存在的发光聚合物和离子导电聚合物的分相问题;使用离子液体作为电解质制备了室温准冷冻p-i-n结LEC,改善了LEC的电致发光性能。在共轭聚合物给体光伏材料方面,我们提出了通过共轭侧链来拓宽聚合物吸收和提高空穴迁移率的分子设计思想,设计和合成了一系列带共轭侧链的二维共轭聚噻吩衍生物以及基于二噻吩取代苯并二噻吩的窄带隙高效二维共轭聚合物给体光伏材料。我们使用烷硫基取代进一步降低了这类二维共轭聚合物的HOMO能级从而进一步提高了其光伏性能。最后介绍了本组二维共轭聚合物给体光伏材料在非富勒烯聚合物太阳能电池方面的最新研究进展。     

PMMA类GPE在锂离子电池应用中的研究进展

综述了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基凝胶聚合物电解质(GPE)在锂离子电池应用中的研究现状,分析了PMMA基GPE存在的主要问题,介绍了GPE的导电机理,并在此基础上,介绍了PMMA基GPE的改性方法,包括聚合物基体的改性、添加纳米粒子以及形成多孔状结构等。     

聚合物纳米杂化材料的控制合成、自组装及功能化

聚合物纳米杂化材料的制备及功能化是当前国际前沿研究课题之一.特殊结构的聚合物可以通过分子间特殊相互作用,在纳米尺度上自发地组装成具有特殊结构和形态的集合体,这类材料在新材料、电子以及生物医学等领域具有广泛的应用前景.本文介绍国内外,特别是厦门大学在双亲性分子及嵌段共聚物的模板自组装、基于POSS单体纳米构筑单元以及POSS嵌段聚合物自组装的有机/无机纳米杂化材料、模板控制导电高分子材料纳米形态构筑等领域材料的可控合成和组装,与此同时对相关材料的性能及功能化应用进行了简要的讨论.     

聚吡咯及其复合热电材料研究进展

聚吡咯(PPy)以其环境稳定性好、低毒、可调的导电性等优点,在热电材料研究方面日益受到人们的关注。采用纳米结构导电聚合物或将有机导电聚合物材料与高导电性的碳纳米粒子进行复合制备聚合物/碳纳米粒子复合材料,可以有效地改善其热电性能。本文结合该领域近年来的研究进展,重点讨论了PPy及其复合热电材料的研究结果,对一维纳米结构PPy的制备也进行了论述。     

Biodegradable polymer matrix nanocomposites for tissue engineering: A review

Nanocomposites have emerged in the last two decades as an efficient strategy to upgrade the structural and functional properties of synthetic polymers. Aliphatic polyesters as polylactide (PLA), poly(glycolides) (PGA), poly(?-caprolactone) (PCL) have attracted wide attention for their biodegradability and biocompatibility in the human body. A logic consequence has been the introduction of organic and inorganic nanofillers into biodegradable polymers to produce nanocomposites based on hydroxyapatite, metal nanoparticles or carbon nanotructures, in order to prepare new biomaterials with enhanced properties. Consequently, the improvement of interfacial adhesion between the polymer and the nanostructures has become the key technique in the nanocomposite process. In this review, different results on the fabrication of nanocomposites based on biodegradable polymers for specific field of tissue engineering are presented. The combination of bioresorbable polymers and nanostructures open new perspectives in the self-assembly of nanomaterials for biomedical applications with tuneable mechanical, thermal and electrical properties.     

导电聚合物

导电聚合物是20世纪70年代发展起来的一个研究领域,因其诱人的应用前景受到广泛重视,本文介绍了导电聚合物的发展和发展历史,综述了导电聚合物的结构和掺杂特征,制造方法,电导和电化学特性及其本征态共轭聚合物的光电特性,对导电聚合物当前的研究热点和应用前景进行了讨论。     

多功能性聚吡咯复合膜

聚吡咯具有较高的电导率与良好的环境稳定性，被视为继聚苯胺之后最有工业化应用前景的导电高分子材料之一。聚吡咯与常规聚合物基体如聚乙烯醇、聚氯乙烯等形成的复合膜不仅可以综合聚吡咯奇异的多功能性与常规聚合物的易成膜性和低成本性于一体，而且可望发挥两者的协同效应，从而大大拓宽其应用领域。该研究已经成为导电聚合物研究领域中的又一新热点。作者系统论述了制备这类功能复合膜的两种典型制备方法，并在分析各自特点的基础上提出了改进与发展方向，指出聚吡咯复合膜具有广泛可调的电导率、快速的电学响应性以及稳定的电致变色性等多种功能，在透明导电膜、化学传感器、生物分离膜、电致变色膜领域具有诱人的应用前景。     

Self-assembly of conjugated polymers for anisotropic nanostructures

As their potential applications in various electronic devices increase, the preparation of anisotropic conjugated polymer nanostructures are highly desirable. This paper presents a review of the literature and our recent results on the self-assembly of one-, two- and three-dimensional anisotropic nanostructures using conjugated polymers as building blocks, including the formation of one-dimensional (1D) nanofibers and nanotubes, two-dimensional (2D) nanoribbons and nanosheets, and three-dimensional (3D) superstructures. The mechanisms guiding the formation of various nanostructures are analyzed by a cooperative effect of - stacking interaction and other noncovalent interactions.     

Conducting polymer nanostructures and their application in biosensors

Nowadays, functionalized conducting polymer nanomaterials have been received great attention in nanoscience and nanotechnology because of their large surface area. This article reviews various methods for synthesis of conducting polymer nanostructures and their applications in sensing materials, focusing on hard-template, soft-template and other methods and the formation mechanism of conducting polymer nanostructures by these methods. Conducting polymer nanostructures, such as nanotubes, nanowires, and nanoparticles, as sensing platforms for various applications are also summarized.     

一维纳米纤维构筑的导电聚合物三维结构及其可控的浸润性

微/纳米结构的导电聚合物由于具有高导电性、易合成以及优异的环境稳定性从而在许多先进的研究领域备受关注,并有望在分子导线、化学和生物传感器、发光器件等领域获得广泛应用。 特别是,复杂的三维自组装结构在获得高性能和功能化的材料方面提供了巨大的潜在应用价值。本文主要介绍了我们利用胶束的软模板和自组装驱动力的协同效应,实现由一维纳米结构组装的三维微米结构导电聚合物方面的研究进展。该制备技巧在于低表面自由能的含氟有机酸具有软模板、掺杂剂、自组装驱动力,以及诱导超疏水性的多重作用实现导电聚合物三维结构的组装和多功能化。介绍了利用环境湿度调整分子的自组装驱动力,实现导电聚合物由一维纳米结构向三维微米结构的组装。此外,还介绍了利用导电聚合物可逆的化学掺杂/脱掺杂机制,实现导电聚合物表面浸润性的可逆转化。最后介绍了在液/液/固三相体系中,通过外加电场刺激,可实现油滴在导电聚合物表面的浸润性和黏附力的控制。     

Conducting block copolymer for simple micro- to nanopatterns

To use conducting polymers as substitutes for metals and conventional semiconductors in device fabrication, a cost-effective process for the reproducible deposition of the conducting polymers is needed. In this letter, we report a simple solution casting method for the fabrication of micro- to nanopatterns using the conducting block copolymer, poly(thiophene-block-ethyleneoxide), which shows rectifying characteristics dependent on the pattern width.     

Patterning of conducting polymers using charged self-assembled monolayers

We introduce a new approach to pattern conducting polymers by combining oppositely charged conducting polymers on charged self-assembled monolayers (SAMs). The polymer resist pattern behaves as a physical barrier, preventing the formation of SAMs. The patterning processes were carried out using commercially available conducting polymers: a negatively charged PEDOT/PSS (poly(3,4-ethylene-dioxythiophene)/poly(4-stylenesulphonic acid)) and a positively charged polypyrrole (PPy). A bifunctional NH 2 (positively charged) or COOH (negatively charged) terminated alkane thiol or silane was directly self-assembled on a substrate (Au or SiO 2). A suspension of the conducting polymers (PEDOT/PSS and PPy) was then spin-coated on the top surface of the SAMs and allowed to adsorb on the oppositely charged SAMs via an electrostatic driving force. After lift-off of the polymer resist, i.e., poly(methyl methacrylate, PMMA), using acetone, the conducting polymers remained on the charged SAMs surface. Optical microscopy, Auger electron spectroscopy, and atomic force microscopy reveal that the prepared nanolines have low line edge roughness and high line width resolution. Thus, conducting polymer patterns with high resolution could be produced by simply employing charged bifunctional SAMs. It is anticipated that this versatile new method can be applied to device fabrication processes of various nano- and microelectronics.     

Selected-control synthesis of ZnO nanowires and nanorods via a PEG-assisted route

Long-chain polymer-assisted growth of one-dimensional (1D) nanostructures has been investigated in previous research. This kind mild method has lots of merits such as not requiring complex procedures, without template supporting etc. Can the short-chain polymer also be used to grow long nanowires? In the present work, a short-chain polymer (PEG400) was found to promote the formation of 1D ZnO nanostructures, which cannot be obtained by long-chain polymers (such as PEG10000). Moreover, nanowires and nanorods can be selectively synthesized by using short-chain polymers. The influence factors for the formation of 1D ZnO nanostructures were also investigated in detail. The XRD, Raman spectrum, XPS, SEM, TEM, ED, HRTEM, EDXA, and PL spectra have been provided for the characterization of the as-obtained nanowires and nanorods.